Течение неньютоновских жидкостей в рабочих каналах машин по переработке полимерных материалов - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» Научный консультант: доктор технических наук, старший научный сотрудник Тазюков Фарук Хоснутдинович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ким Валентин Сенхакович доктор физико-математических наук, профессор Котляр Леонид Михайлович доктор технических наук, профессор Шерышев Михаил Анатольевич Защита состоится «___» _________ 2010 года в «___» часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.11 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г.Важное влияние на устойчивое течение экструдата оказывают следующие эффекты: пульсации давления, связанные с образованием застойных зон в угловых областях формующей головки экструдера, образование радиальной температурной неоднородности экструдата, периодическое проскальзывание экструдата, связанное с ориентацией макромолекул полимеров в пристенных слоях расплава (-эффект) и наличием значительных пиков напряжений и давления в выходном сечении формующей головки. На основе результатов математического моделирования течения неньютоновской жидкости в канале между вращающимися валками с использованием клинового устройства, математического моделирования движения газовых пузырьков в зоне деформации и экспериментальных исследований оценить влияние реологических свойств жидкости и технологических параметров процесса на поведение газовых пузырьков и выходные характеристики процесса каландрования. Путем математического моделирования исследовать следующие основные причины неустойчивого течения экструдата: образование застойных зон в угловых областях формующей головки экструдера, образование радиальной температурной неоднородности экструдата, периодическое проскальзывание экструдата, связанное с ориентацией макромолекул полимеров в пристенных слоях расплава (-эффект) и наличием значительных пиков напряжений и давления в выходном сечении формующей головки. 2. математическую модель движения газовых пузырьков для различных случаев сдвиговых потоков вязкоупругой жидкости; установлено, что газовый пузырек смещается в направлении уменьшения скорости сдвига; скорость боковой миграции пузырька зависит от вида потока, в котором находится пузырек, реологических свойств среды и размеров пузырька; 6.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Монографии

1. Кутузов А.Г. Основы прикладной реологии полимеров и ее применение для решения технологических задач / А.Г. Кутузов. - Казань: РИЦ «Школа», 2006. - 168 с.

2. Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ

2. Kutuzov A.G. Bewegung viscoelastischer stoffe im spalt zwischen rotierenden Zylindern / A.G. Kutuzov, F.A. Garifullin, V.I. Elizarov, Ernst-Otto Reher. - Plaste und Kautschuk, 1984, Bd.31,N11. - s.418-419.

3. Гарифуллин Ф.А. Математическое моделирование процесса прядения нити из расплава полимера в условиях неизотермичности / Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, М.А.Кутузова, А.Ф.Вахитов // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: КГТУ, 2002.-№1-2. - С.187-193.

4. Гарифуллин Ф.А. Исследование влияния термокапиллярного эффекта на устойчивость медленно вытекающей струи / Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: КГТУ, 2003.- №1. - С.93-98.

5. Кутузов А.Г. Исследование формы жидкой пленки, наносимой на твердую подложку / А.Г.Кутузов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, Ф.Р. Карибуллина, А.Ф. Вахитов // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: КГТУ, 2003.- №1. - С.357-361.

6. Кутузов А.Г. Численное моделирование течения упруговязкой жидкости на выходе из капилляра / А.Г. Кутузов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, Ф.Р. Карибуллина, Т. Аль Смади, М.А. Кутузова // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: КГТУ, 2003.- №1. - С.362-367.

7. Кутузов А.Г. Выбор конфигурации входного участка формующей головки экструдера. 1.Математическая модель / А.Г. Кутузов // Вестник Казанского государственного технического университета. - Казань: КГТУ, 2007.- №2. - С.49-51.

8. Кутузов А.Г. Выбор конфигурации входного участка формующей головки экструдера. 2.Результаты моделирования / А.Г. Кутузов // Вестник Казанского государственного технического университета. - Казань: КГТУ, 2007.- №3. - С.39-40.

9. Кутузов А.Г. Каландрование полимерных материалов с дисперсной фазой с использованием клинового устройства / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Г.С. Кутузова // Вестник Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: ИЖГТУ, 2007.- №4(36). - С.9-13.

10. Кутузов А.Г. Сужающееся течение вязкоупругой жидкости в условиях неизотермичности / А.Г. Кутузов // Вестник Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: ИЖГТУ, 2007.- №4(36). - С.52-55.

11. Кутузов А.Г. Неизотермическая экструзия полимеров с учетом ориентации макромолекул / А.Г. Кутузов // Каучук и резина. - 2008.-№1. - С.4-6.

12. Кутузов А.Г. Возможности учета ориентации макромолекул при описании экструзии резиновых смесей / А.Г. Кутузов // Каучук и резина. - 2008.-№1. - С.7-9.

13. Кутузов А.Г. Влияние температуры и скорости на экструзию полимеров / А.Г. Кутузов // Каучук и резина. - 2008.-№1. - С.10-12.

14. Кутузов А.Г. Моделирование течения вязкоупругой жидкости в плоском щелевом канале с учетом термокапиллярной конвекции / А.Г. Кутузов // Вестник Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: ИЖГТУ, 2008.- №1(37). - С.43-47.

15. Кутузов А.Г., Экструзия полимерных материалов с учетом пристенного скольжения и явлений на линии трехфазного контакта / А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова // Вестник Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: ИЖГТУ, 2008.- №1(37). - С.57-60.

16. Кутузов А.Г. Неизотермическое течение вязкоупругой жидкости в фильерах экструдеров / А.Г. Кутузов // Вестник Казанского государственного технического университета. - Казань: КГТУ, 2008.- №2. - С.39-40.

17. Кутузов А.Г. Об эффекте разбухания экструдата при истечении из ступенчатой формующей насадки / А.Г.Кутузов, Б.А.Снигерев, Г.Н. Лутфуллина, Ф.Х. Тазюков, Г.С. Кутузова // Вестник Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: ИЖГТУ, 2009.- №1(41). - С.30-32.

18. Кутузов А.Г. Проявление неньютоновского эффекта при обтекании сферы ползущим потоком высоковязкой полимерной жидкости / А.Г. Кутузов, Б.А. Снигерев, М.А. Кутузова, Г.Н. Лутфуллина, Ф.Х. Тазюков // Вестник Казанского государственного технического университета. - Казань: КГТУ, 2009.- №1. - С.48-50.

3. Публикации в других изданиях

19. Кутузов А.Г. Метод решения уравнений движения упруговязкой среды в зазоре между вращающимися валками / А.Г. Кутузов, В.И. Елизаров // Расчет и конструирование машин по переработке каучуков и полимеров. - Ярославль: ЯРПИ, 1985. - С.43-51.

20. Мазитов Э.И. Гидродинамика процесса течения вязкоупругих материалов в рабочих органах валковых машин с клиновыми приспособлениями / Э.И. Мазитов, А.Г. Кутузов, Ф.А. Гарифуллин // Массообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КХТИ, 1989. - С.44-52.

21. Кутузов А.Г. Течение упруговязких сред в валковом зазоре с использованием профилей различной геометрии А.Г. Кутузов, Е.Ф. Кожанов, Н.М. Рухлядцева, В.Н. Красовский, К. Колерт // Тез. докл. XV Всесоюзн. симпозиума по реологии. - Одесса, 1990. - С.109.

22. Кутузов А.Г. Гидродинамика течения вязкоупругой жидкости в межвалковом зазоре с клиновым устройством / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Ф.А. Гарифуллин // Тез. докл. Республиканской научн.-техн. конф. «Наука-производству». - Набережные Челны, 1990. - С.100.

23. Кутузов А.Г. Течение упруговязкой жидкости в межвалковом зазоре с клиновым приспособлением / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Ф.А. Гарифуллин // Тез. докл. II региональной научн.-техн. конф. «Математическое моделирование в процессах производства и переработки полимерных материалов». - Пермь, 1990. - С.18.

24. Кутузов А.Г. Течение упруговязких сред в области деформации валковых машин с клиновыми устройствами / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Ф.А. Гарифуллин // Труды МЭИ. - Казань, 1991. - С.33-39.

25. Кутузов А.Г. Миграция газового пузыря в обобщенном сдвиговом потоке жидкости второго порядка / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Г. Шайхиев // Массообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КХТИ, 1991. - С.34-46.

26. Кутузов А.Г. Миграция газового пузыря в обобщенном сдвиговом потоке вязкоупругой жидкости между двумя параллельными стенками и в сходящемся канале / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Г. Шайхиев: Казанский хим.-технол.ин-т. - Казань, 1992. - 10с. - Деп. в филиале НИИТЭХИМА, г. Черкассы. 08.01.92, №19-хп 92.

27. Кутузов А.Г. Движение газового пузыря в обобщенном сдвиговом потоке вязкоупругой жидкости в каналах различного профиля / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Г. Шайхиев // Тез. докл. III региональной научн.-техн. конф. «Математическое моделирование в процессах производства и переработки полимерных материалов». - Пермь, 1992, С.33-34.

28. Кутузов А.Г. Движение газовоздушных включений в потоке вязкоупругой жидкости в межвалковом зазоре / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, В.И. Елизаров, Г.С. Кутузова // Тез. докл. научн.-техн. конф. «Математические методы в химии и химической технологии». - Тверь, 1995, С.46.

29. Кутузов А.Г. Метод случайных направлений с самообучением для решения систем нелинейных уравнений и задач проектирования аппаратов химической технологии / А.Г. Кутузов, В.И. Елизаров, С.В. Шарнин, Г.С. Кутузова // Тез. докл. научн.-техн. конф. «Математические методы в химии и химической технологии». - Тверь, 1995, С.34.

30. Кутузов А.Г. Повышение качества шин и резиновых технических изделий / А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, Э.И. Мазитов // Тез. докл. Международной научн.-техн. конф. «Молодая наука-новому тысячелетию». - Наб.Челны: КАМПИ, 1996, С.23.

31. Кутузов А.Г. Миграция газовоздушных включений в потоке вязкоупругой жидкости / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, В.П. Дорожкин // Тез. докл. IV конф. по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-96». - Нижнекамск, 1996, С.168-169.

32. Кутузов А.Г. Моделирование движения газовых пузырей в неньютоновских жидкостях / А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, Э.И. Мазитов // Материалы научн. конф. «Проблемы нефтехимического и органического синтеза». - Нижнекамск: НХТИ, 1998. - С.15-16.

33. Кутузов А.Г. Численное моделирование течения неньютоновской жидкости на выходе из экструдера / А.Г. Кутузов, Ф.Х. Тазюков, Ф.А. Гарифуллин // Тез. докл. Международной научн.-техн. конф. «Технико-экономические проблемы промышленного производства» (Наб.Челны, 29-30 марта 2000г.). - Наб.Челны, 2000. - С.15.

34. Кутузов А.Г. Миграция газового пузыря в обобщенном сдвиговом потоке вязкоупругой жидкости в каналах различного профиля / А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, А.А. Нелюбин, С.Ю. Курлыгин, С.Г. Ворожейкин, А.Н. Сарсадских // Сб. докладов 11 симпозиума «Проблемы шин и резинокордных композитов». - М.,2000. - С.33-41.

35. Кутузов А.Г. Влияние термокапиллярного эффекта на устойчивость струи / А.Г. Кутузов // Труды российского национального симпозиума по энергетике. - Казань, 2001. - С.45-51.

36. Кутузов А.Г. Течение упруговязких жидкостей во входном канале формующей головки экструдера А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, А.А. Нелюбин // Сб. докладов 12 симпозиума «Проблемы шин и резинокордных композитов». - М.,2001. - С.3-12.

37. Кутузов А.Г. Моделирование процессов, происходящих при экструзии неньютоновских жидкостей в условиях неизотермичности / А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, А.А. Нелюбин, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков // Сб. докладов 13-го международного симпозиума «Проблемы шин и резинокордных композитов». - М.,2002. - С.47-56.

38. Кутузов А.Г. Влияние температурного режима червячной головки на качество экструдата / А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, А.А. Нелюбин, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков // Материалы VI Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов “Нефтехимия-2002”. - Нижнекамск, 2002. - С.205-207.

39. Гарифуллин Ф.А. Численный анализ процесса экструзии полимерного расплава с учетом неизотермичности / Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова, А.А. Нелюбин, А.Ф. Вахитов // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2002. - С.56-68.

40. Кутузов А.Г. Влияние термокапиллярной конвенции на формирование надмолекулярных структур в процессе прядения полимерного волокна / А.Г. Кутузов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, Т. Аль Смади, З.Ф. Тазюкова // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2003. - С.36-40.

41. Кутузов А.Г., Исследование сходящихся течений неньютоновских жидкостей / А.Г. Кутузов, Т. Аль Смади, З.Ф. Тазюкова, М.А. Кутузова, А.Ф. Вахитов // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2003. - С.24-35.

42. Кутузов А.Г., Анизотропия оптических свойств расплава полиэтилена LDPE при течении в ступенчатом канале / А.Г. Кутузов, Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, М.А. Кутузова, А.Ф. Вахитов // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2003. - С.21-24.

43. Гарифуллин Ф.А. Анализ результатов исследования течения неизотермических струй неньютоновских жидкостей / Ф.А. Гарифуллин, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова, А.Ф. Вахитов // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2003. - С.4-9.

44. Гарифуллин Ф.А. Влияние термокапиллярного эффекта на устойчивость струи, вытекающей из капилляра / Ф.А. Гарифуллин, А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова, А.Ф. Вахитов // Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в области образования, науки и производства». - Нижнекамск, 2004. - С.257-260.

45. Кутузов А.Г. Течение упруговязкой жидкости на выходе из экструдера / А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова, Г.С. Кутузова, Ф.А. Гарифуллин // Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в области образования, науки и производства». - Нижнекамск, 2004. - С.249-251.

46. Кутузова М.А. Двойное лучепреломление при экструзии расплава полимера / М.А. Кутузова, А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, Ф.Х. Тазюков // Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в области образования, науки и производства». - Нижнекамск, 2004. - С.100-101.

47. Снигерев Б.А. Математическое моделирование течения жидкости FENE-P из экструзионной головки Б.А. Снигерев, А.Г. Кутузов, А. Аль Раваш, Г.Н. Лутфуллина // Материалы VII международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-2005». - Нижнекамск, 2005. - С. 218-219.

48. Тазюков Ф.Х. Влияние ориентации макромолекул каучука в пристенных слоях расплава на качество экструдата / Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова, М.А. Кутузова // Материалы VII международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-2005». - Нижнекамск, 2005. - С. 87-88.

49. Кутузов А.Г. Неизотермическое течение неньютоновских жидкостей через формообразующую насадку в виде тонкого капилляра / А.Г. Кутузов, М.А. Кутузова, Г.С. Кутузова // Интенсификация химических процессов переработки нефтяных компонентов: Сб. научн. тр. / КГТУ, Казань. - Нижнекамск: ИПЦ. - 2005. - С.91-95.

50. Кутузова М.А. Течение упруговязкой жидкости на выходе из насадки экструдера / М.А. Кутузова, А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова // Интенсификация химических процессов переработки нефтяных компонентов: Сб. научн. тр. / КГТУ, Казань. - Нижнекамск: ИПЦ. - 2005. - С.87-91.

51. Кутузов А.Г. Моделирование процессов движения вязкоупругих жидкостей с дисперсной фазой в межвалковом зазоре с использованием клинового устройства / А.Г. Кутузов, Э.И. Мазитов, Г.С. Кутузова // Интенсификация химических процессов переработки нефтяных компонентов: Сб. научн. тр. / КГТУ, Казань. - Нижнекамск: ИПЦ. - 2005. - С.81-87.

52. Мазитов Э.И. Движение неньютоновских жидкостей в межвалковом зазоре с использованием клинового устройства / Э.И. Мазитов, А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова // Интенсификация химических процессов переработки нефтяных компонентов: Сб. научн. тр. / КГТУ, Казань. - Нижнекамск: ИПЦ. - 2005. - С.78-81.

53. Кутузов А.Г. Основные подходы к построению реологических конститутивных соотношений / А.Г. Кутузов, Р.С. Ильясов, Ф.Х. Тазюков, Ф.А. Гарифуллин, А. Аль-Раваш, Г.Н. Лутфуллина // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2005. - С.52-65.

54. Кутузов А.Г. Использование связи между напряжением и конформацией в технологических задачах / А.Г. Кутузов, Р.С. Ильясов, А.Ф. Вахитов, Ф.Х. Тазюков, А. Аль-Раваш, Г.Н. Лутфуллина // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань: КГТУ, 2005. - С.43-52.

55. Кутузова М.А. Исследование эластического восстановления экструдата. 1.Математическая модель / М.А. Кутузова, Б.А. Снигерев, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов // Материалы межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы образования, науки и производства». - Нижнекамск, 2006. - С.39-41.

56. Кутузова М.А. Движение экструдата вблизи твердой стенки и на линии трехфазного контакта / М.А. Кутузова, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, Г.С. Кутузова // Сб. трудов ХХ Междунар. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях». - Ярославль, 2007. - Т.1.Секция 1. - С.180-184.

57.Снигерев Б.А. Течение упруговязкой жидкости со свободной поверхностью / Б.А. Снигерев, Ф.Х. Тазюков, А.Г. Кутузов, А. Аль-Раваш // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: КГТУ, 2007.- № 1. - С.85-93.

Размещено на .ru